朝阳县二十家子下卧河护岸工程设计分析

宋 强

(朝阳县水利勘测设计队，辽宁 朝阳122000)

1 工程建设缘由

朝阳县二十家子镇下卧河位于二十家子镇西部，属小凌河一级支流，集雨面积45.5 km2，河道长度9.81 km，河道平均比降10.5‰。下卧河沿岸有14个村民组，632 户，2000 口人，280 头大牲畜，363.2 hm2耕地，8 hm2林地，沿河东岸有一条新修建的乡级栢油路，由于地方财政比较困难，群众自筹能力很低，两岸一直没有采取任何工程保护措施，故每年汛期洪水频频成灾，危害人民的生命和财产安全。由于缺乏对这段河流的规划、治理和管护，沿河两岸对该河的利用率极低，多年来受河水的威胁越来越严重，受害程度越来越大。因为没有统一规划治理目标，原有土地资源、林地资源和自然环境，受到严重破坏，对农业生产以及经济发展都有不同程度的影响［1］。

为了根治水害，镇政府于2006年7月汇同县设计单位进行了现场勘察、测量，并由设计单位进行了规划设计。该段河道护岸工程建成后，不仅能够防洪、治涝，保护村民的生命和财产安全，而且保护县、乡级公路畅通无阻。在行洪区外有河滩地可造林。经济效益和社会效益十分显著［2］。本工程总投资429.9 万元。

2 设计洪水

设计洪水的计算方法参照《辽宁省中小河流设计暴雨洪水计算方法》。

治理段以上流域面积及河长由1:1 万的地形图上查得。

水文分区Ⅵ1区

2.1 计算汇流时间τ

其中参数x、y 查附表，x = 0.64，y =0.67

式中:L 为治理段以上河长;J 为河道平均坡度。

2.2 计算1、6、24h 的设计面雨量及n1p、n2p值

由附图(1 －3)、(1 －5)、(1 －6)、(1 －7)、(1 －8)、(1 －9)

查附表(1 －1)皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数KP值(CS= 3.5CV)，KP2410%= 1.88，KP610%= 1.88，KP110%= 1.85 ，由附图(1 －13)，当F =45km2，点面折减系数KF=0.99

计算:

查附 表(1 － 2)得n1P= 0.64，P6P面/ P24P面=0.63

查附表(1 －2)得n2P=0.67

2.3 计算τ 历时设计面雨量

当τ =1.34 h，PτP面= P24P面×24n2p－1×6n1p－n2p× τ1－n1p=58.39 mm

2.4 计算设计面暴雨强度ip

ip = PτP面/τ =43.57 mm/h。

2.5 查附表(3 －2)，查得10 a一遇洪水径流系数φP

=0.57

2.6 计算洪峰流量Q

Qp= 0.278φP× ip × F =314.14 m3/s。

3 护岸工程规格的确定

3.1 河道规划与设计

规划整治河道的目的是要达到河道畅通，泄流一定标准的洪水，清除阻水工程、植物障碍，合理利用工程、植物措施治理河道，确定防洪方案［3］。

3.2 设计标准

依据《现行水利水电工程规范实用全书》按人口、土地面积划分，该护岸工程等级属于V 级，防洪标准重现期为10 a一遇洪水。

3.3 河床糙率的选定

河床糙率的选定方法是根据河床的组成，床面的特性、平面的形态、水流流态，岸壁特性，在逐段实地勘察等综合因素，确定本段河床糙率为0.03 (一般取0.03 ～0.033)。

3.4 河道过水能力计算

过水能力计算:

河宽b =80 m，边坡系数m =2.5

当h =1.09 m时:

根据公式:

式中;W 为洪水河槽的过水断面面积，m2;J 为河床平均坡度，‰，n 为河槽的糙率系数取0.03;X 为湿周，m，R 为过水断面的水利半径，m，C 为谢才系数。

Q 值＞314 m3/s，故安全。

3.5 水流冲刷计算

式中:hB 为局部冲刷深度，m;hp 为般冲刷后水深，m;取1.8 m，n 平面形状系数。取0.25;VH 为河床允许的不冲流速，m/s，取0.9;VP 为主河槽计算水位时的平均流速，m3。经计算hB=0.68。

4 护岸工程总体布置及建筑物

4.1 护岸工程的布置

本次工程治理河段两岸河道长度为9 000 m，护岸坝采用均质砂坝水泥板护坡，规格为50 cm ×50 cm，前、后坡坡比均为1∶2，基础采用浆砌块石，尺寸为1.2 m ×0.6 m。每隔50 m设一道石笼丁坝，垂直河流方向布置［4］。详见工程总体平面布置图。

4.2 顺坝设计

4.2.1 设计坝高及顶宽

根据《堤防设计规范》，堤顶超高公式:

式中:R 为波浪爬高，按规范附录C 计算;A 为安全超高，按规范表2.2.1 确定，取0.3 m;E 为风壅水高度，按规范附录C 计算。

4.2.1.1 计算条件

1)计算风速的确定

收集朝阳市气象站1981—1997年17 a的风速观测统计资料，17 a的平均年最大风速为16.12 m/s，传感器高度为15.2 m，高度修正系数为0.958，则修正到距地面10 m高度的平均年最大风速W =16.12 ×0.958 =15.44 m。

2)风区长度

在1∶1万地形图上按垂直坝轴线量得正常运行情况下的风区长度D正=90

a. 计算平均波高

b. 计算平均波周期

c. 计算平均波长

d. 计算平均波浪爬高

式中:m =2.5

计算频率为10% 的波浪爬高RP，P = 5% 时RP/Rm=1.84，则RP=0.35

故正常运用情况下的坝顶超高为，Y = RP+A +e =0.65 m，最后堤高确定为1.09 +0.65 =1.74 m取1.8 m。堤顶不考虑过车，故堤顶设计宽度取2 m。

4.2.2 护坡设计

大坝采用推土机推砂土筑坝，拖拉机压实，混凝土板护坡，混凝土板厚10 cm，规格为50 cm ×50 cm，采用现场浇筑的方法进行施工［5］。

4.2.3 护岸坝齿墙

设计护岸坝齿墙基础为浆砌石，安全加深取0.5 m。故深度为:0.68 +0.5 =1.18，深度取1.2 m。宽度为0.6 m，每隔15 m设一道沥青木板伸缩缝。

4.3 丁坝设计

垂直河流方面每隔50 m设一道石笼丁坝，丁坝尺寸为边坡比为1∶0.5，坝高1 m，坝顶宽1 m。

5 结 语

工程建设后保护下卧河沿岸有14个村民组，632 户，2000 口人，280 头大牲畜，5448 亩耕地，120亩林地，并可与河争地新增500 亩，促进和改善沿岸产业结构，保持水土流失。

［1］莫若愚. 调整治河思路使河道治理取得综合效益［J］. 甘肃农业，2003(03):40 －41.

［2］唐兰姣. 陇西县河道治理过程回顾与发展思路［J］. 甘肃农业，2009(11):73 －74.

［3］卞跃宏，张绍喜. 试论城市河道整治［J］. 现代农业科技，2008(17):342.

［4］孙勇. 基于浑江恒仁段防洪护岸工程设计分析［J］. 黑龙江水利科技，2013，41(07):108 －111.

［5］孔辉，李金芳，于鹏. 浅谈河道现浇混凝土护岸工程设计与施工［J］. 山东水利，2009(10):19 －21.